受褐飞虱取食的水稻幼苗的抑制消减cDNA文库的构建及筛选

采用抑制消减杂交方法,以褐飞虱取食32h的水稻幼苗及未受褐飞虱取食的水稻幼苗为作为对比材料构建了消减cDNA文库,以分离水稻幼苗中褐飞虱应答基因。随机从消减cDNA文库中挑选16个白色菌落提取质粒,进行PCR扩增,发现插入片段的长度位于100～900bp之间。以在受褐飞虱取食的水稻幼苗中特异表达的基因(BpHi008A)为探针,通过斑点印迹分析发现在抑制消减后的cDNA池中,目的基因得到有效富集。利用反向总RNA斑点印迹分析和Northern杂交验证,从消减cDNA文库中筛选到了25个基因受褐飞虱取食的诱导。其中有17个克隆与编码已知功能蛋白的基因有显著的同源性,它们分别参与蛋白质的折叠与降解、蛋白质与蛋白质的相互作用及信号传递、脂类代谢、胁迫反应、物质运输和细胞生长等。总体上,参与胁迫反应和衰老的基因在褐飞虱取食后表达增强。     

利用抑制消减杂交分离受褐飞虱取食下调的水稻基因

为了分离受褐飞虱取食抑制的水稻基因,采用抑制消减杂交的方法,以正常生长的水稻幼苗为目标群体,以褐飞虱胁迫32 h的水稻幼苗作为对照群体,构建了含200个重组质粒的SSH cDNA文库.随机挑选50个重组质粒进行反向Northern差异筛选后,再经Northern杂交验证,得到2个受褐飞虱取食抑制的基因:一个是Lhca,编码水稻光系统Ⅰ天线蛋白;另一个基因(bpHd002)与肌苷-5'-单磷酸脱氢酶基因有同源性.以BpHd002为探针筛选水稻幼苗cDNA文库分离出该基因的全长cDNA(BpHd002A).其长度为1 285bp,含有一由519 bp组成的完整的阅读框,编码的蛋白质具有两个CBS结构域.     

褐飞虱乙酰胆碱酯酶基因全长cDNA的克隆及序列分析

利用反转录聚合酶链式反应(RT_PCR)结合快速扩增cDNA末端(RACE)技术克隆了褐飞虱Nilaparvata lugens 乙酰胆碱酯酶基因cDNA。该cDNA全长2 467 bp,包含一个1 938 bp的开放阅读框(GenBank登录号AJ852420); 在推导出的646个氨基酸残基的前体蛋白中, N端的前30个氨基酸残基为信号肽,随后的616个氨基酸残基是成熟的乙酰胆碱酯酶序列,其预测的分子量为69 418 D。在一级结构中,形成催化活性中心的3个氨基酸残基(Ser242,Glu371和His485),以及在亚基内形成二硫键的6个半胱氨酸完全保守; 位于催化功能域的14个芳香族氨基酸中有10 个完全保守。该酶的氨基酸序列与黑尾叶蝉的同源性最高,达83%。对来自23种昆虫（包括褐飞虱）的30个乙酰胆碱酯酶的聚类分析显示,褐飞虱的乙酰胆碱酯酶与其中6个Ⅱ型乙酰胆碱酯酶（AChE2）同属一个支系; 此外,只存在于昆虫AChE2中的超变区及特异的氨基酸残基,也存在于褐飞虱的乙酰胆碱酯酶中。以上结果表明,所克隆的褐飞虱的乙酰胆碱酯酶基因是一个与黑腹果蝇的orthologous型基因同源的AChE2基因。     

褐飞虱诱导的水稻cDNA文库的构建及锌指蛋白基因的分离

从褐飞虱取食48h后的水稻幼苗中提取总RNA并纯化出mRNA,经反转录合成第一、二链cDNA,去除小于400bp的cDNA片断后,连接EcoRI人工接头,与去磷酸化的噬菌体长短臂连接,体外包装后感染,成功构建了含1.1×106重组子的褐飞虱诱导的水稻cDNA表达文库,重组子平均外源片断为1.5kb,扩增后的cDNA文库滴度为1.1×1011pfu/mL,适用于筛选低丰度mRNA的cDNA克隆。将已筛选得到的ESTBPHiw001为探针,在褐飞虱诱导的水稻cDNA文库中筛选得到1.4kb的全长锌指蛋白基因,命名为OsBi2。Northernblot分析说明此基因可能在水稻对褐飞虱的防卫反应中起作用。     

硫激肽及其受体调控褐飞虱取食行为

【目的】明确硫激肽(sulfakinin, SK)及硫激肽受体(sulfakinin receptor, SKR)在褐飞虱Nilaparvata lugens取食行为中的作用。【方法】PCR克隆褐飞虱硫激肽基因Nlsk及其受体基因Nlskr cDNA全长序列并进行生物信息学分析；利用qRT-PCR检测Nlsk及Nlskr在褐飞虱不同发育阶段(卵、1-5龄若虫、雄成虫和雌成虫)和雌成虫不同组织(头、触角、翅、口针、足、肠道和马氏管)中的表达量；褐飞虱3龄若虫注射dsNlskr进行基因沉默，qRT-PCR检测4龄若虫中Nlskr的表达量，测定4龄若虫的取食量；基于已构建的Nlskr RNAi后的4龄若虫转录组数据库进行差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs)的GO和KEGG分析以及取食相关基因的qRT-PCR验证。【结果】PCR克隆得到了褐飞虱Nlsk(GenBank登录号：AB817281)及Nlskr(GenBank登录号：BAO01059.1)的cDNA全长序列。序列比对结果显示，褐飞虱NlSK成熟肽具有与其他物种保守的C端FMRFam...     

褐飞虱细胞色素P450单加氧酶基因CYP4CE1的克隆及表达谱

为了解P450基因在褐飞虱Nilaparvata lugens适应水稻品种过程中的重要作用,利用反转录聚合酶链式反应（RT-PCR）,快速扩增cDNA末端（RACE）和长距离聚合酶链式反应（LD-PCR）技术,克隆了褐飞虱4龄若虫的CYP4家族的一个P450单加氧酶基因,被命名为CYP4CE1。该基因的全长cDNA序列（2 160 bp）含有一个1 626 bp的开放阅读框（ORF）,编码541个氨基酸残基的蛋白质。通过GenBank数据库中的blastx搜索引擎进行同源性分析,结果表明CYP4CE1编码的蛋白与岸蟹 Carcinus maenas的CYP4C39（GenBank登录号：JC8026）的相似性最高,两者的氨基酸序列同源性达43％;其次与热带蟑螂 Blaberus discoidalis的CYP4C1（AAA27819）及黑腹果蝇Drosophila melanogaster的CYP4C3（NP_524598）的相似性也较高,氨基酸序列同源性分别达42％。氨基酸序列比对表明该蛋白含有CYP4家族成员的所有保守特征序列,如螺旋K（E--R--P）,氧结合结构域即螺旋I（AG--T）,血红素结合区（PF--G---C-G--F）以及CYP4成员的特有特征序列（EVDTFMFEGHDTT）等。使用Northern杂交检测CYP4CE1随时间的表达变化,结果表明：与饲养于感虫水稻台中1号（Taichung Native 1,TN1）上的若虫相比,在取食中度抗性水稻Minghui 63（MH63）秧苗12,24,48,72 h的各时间段的褐飞虱体内,该基因有2.1倍的过量表达且表达水平保持稳定。进一步通过Northern杂交检测该基因的组织表达特异性,结果显示：该基因在取食TN1秧苗的若虫脂肪体中表达量最高,在肠道组织及体壁中的表达水平较低;褐飞虱取食MH63秧苗24 h后,该基因在体壁及脂肪体中的表达量略有上升（各约1.2倍）,而在肠道组织中的表达量则大幅升高（约12倍）。肠道整体原位杂交表明,CYP4CE1在取食TN1秧苗的若虫的肠道组织及马氏管中均有本底水平的表达;若虫取食MH63秧苗后,该基因在上述肠道各区段表达水平明显增强。结果提示,在褐飞虱与水稻互作过程中CYP4CE1的重要功能之一可能是参与水稻有毒次生物质的代谢。     

褐飞虱唾液腺中水稻抗性适应基因的分离

褐飞虱Nilaparvata lugens (Stål)是一种危害水稻的重要害虫, 在取食水稻时其唾液腺分泌的一些物质能激发水稻产生一系列生理生化反应。为了从褐飞虱唾液腺中得到编码这些分泌物的基因, 本研究运用抑制差减杂交法（suppressed subtractive hybridization, SSH）和镜像选择（mirror orientation selection, MOS）法, 分别以取食抗虫水稻B5和敏感水稻TN1的褐飞虱唾液腺cDNA为tester和driver, 构建了一个含有768个克隆子的抑制差减杂交文库。经筛选得到102个EST, 插入序列长250~1 000 bp, 代表35个单基因。其中28个表达上调, 7个表达下调。经GenBank里的blastx在线分析工具分析, 除了约1/3的转录序列没有相匹配的蛋白质外, 其他EST所代表的氨基酸序列与已知蛋白存在不同程度的相似度, 如海藻溏酶、 卵黄蛋白原、 Ca²⁺结合蛋白、 组织蛋白酶B （cathepsin B）、 黏液样蛋白（putative mucin-like protein）、 羧酸酯酶（carboxylesterase）和碳酸酐酶（cah-3 carbonic anhydrase）等, 且多数蛋白含有信号肽, 推测与分泌有关。本研究将为进一步研究刺吸式昆虫中的激发子蛋白奠定了一定的基础。     

利用抑制差减杂交技术分离受水稻抗性调控的褐飞虱基因

为分离受水稻抗性调控的褐飞虱Nilaparvata lugens基因, 以取食感虫水稻台中1号和高抗水稻B5的2叶1芯秧苗24 h的褐飞虱4龄若虫为起始材料, 采用抑制差减杂交技术构建了两个群体间的正反向差减cDNA文库。通过斑点杂交从差减文库中筛选代表受水稻抗性调控的基因的cDNA克隆, 进行测序和功能分析, 挑选具功能的基因进行Northern杂交验证。结果表明, 通过斑点杂交筛选到的98个阳性克隆代表92个互不重复的单基因, 其中25个与动物的已知蛋白基因存在较高的同源性。Northern杂交表明, 这25个基因有11个表达上调, 8个表达下调, 提示它们可能在褐飞虱适应抗性水稻过程中发挥了重要作用。本研究结果为克隆上述新基因的全长cDNA序列及进一步研究其在褐飞虱与水稻互作中的功能奠定了基础。     

褐飞虱Nl15基因的克隆及功能分析

【目的】植食性刺吸式口器昆虫的唾液蛋白参与调控植物抗虫防御反应,影响其对寄主植物的适应性。本研究旨在通过克隆褐飞虱Nilaparvata lugens重要唾液蛋白基因Nl15,调查其时空表达模式,明确其在褐飞虱致害性中的作用。【方法】基于褐飞虱IR56种群转录组数据,用RT-PCR克隆褐飞虱基因Nl15 cDNA序列,并进行生物信息学分析。利用qPCR检测其在褐飞虱TN1和IR56种群不同发育阶段(卵、1-5龄若虫和雌雄成虫)和雌成虫不同组织(头、胸、腹和足)中的表达模式。通过显微注射dsRNA对褐飞虱TN1和IR56种群的4龄若虫进行Nl15的RNAi,利用qPCR检测Nl15 RNAi后褐飞虱若虫中Nl15的相对表达量以及Nl15 RNAi后褐飞虱若虫取食3 d时水稻植株中防御相关基因(OsLecRK4, OsMPK10, OsWRKY24, OsLox, OsNPR1和OsGns5)的相对表达量,并生物测定Nl15 RNAi后褐飞虱的存活率以及成虫蜜露量和体质量增量。【结果】克隆了褐飞虱Nl15 cDNA序列(GenBank登录号：OK181113),其开放阅读框长1 008 bp;预测编码335个氨基酸,理论等电点为7.54,分子量为38.7 kD,含有23个氨基酸的信号肽序列和一个糖基化修饰位点,不存在跨膜结构域和其他已知的功能域;Nl15与灰飞虱Laodelphax striatellus同源蛋白氨基酸序列一致性为45%。发育表达谱结果表明,Nl15在褐飞虱各个发育阶段均表达,在3-4龄若虫中的表达量最高;组织表达谱结果表明,Nl15在褐飞虱雌成虫头部中的表达量最高,且在IR56种群头部中的表达量高于在TN1种群头部中的。RNAi实验结果表明,与注射dsGFP的对照组相比,注射dsNl15的处理组中Nl15的表达量显著降低了89.5%,褐飞虱的存活率以及成虫蜜露量和体质量增量均显著降低,上述6个水稻防御相关基因的表达量显著上调。【结论】褐飞虱IR56种群中的Nl15参与褐飞虱与水稻的防御与反防御分子互作。本研究为进一步阐述褐飞虱克服抗虫基因的机制及揭示昆虫与植物互作的分子网络提供了思路。     

褐飞虱取食诱导的MAPK3基因在水稻叶鞘组织中的定位

利用Northern杂交技术,对促分裂原活化蛋白激酶基因（MAPK3,BPHiw103）进行了表达分析,同时,针对抗虫水稻B5植株接种褐飞虱若虫48h后的叶鞘组织切片进行了原位定位。Northern杂交结果表明,在褐飞虱取食后,MAPK3 mRNA整体表现为上调的特性。原位杂交显示,褐飞虱取食前,MAPK3在水稻叶的薄壁组织中大量表达;而取食后,在韧皮部表达明显增加,在薄壁组织表达则呈下降趋势。这一点在叶心组织切片中表现最为明显。这些结果说明,水稻在受褐飞虱若虫取食诱导和刺激后,MAPK3的表达在受伤部位急剧增加,推测MAPK3基因可能在水稻对褐飞虱的抗性反应中发挥作用。     

Cloning of the human cDNA which can complement the defect of the yeast mannosyltransferase I-deficient mutant alg 1

The assembly of the lipid-linked oligosaccharide, Glc(3)Man(9)GlcNAc(2)-P-P-Dol, occurs on the rough ER membrane in an ordered stepwise manner. The process is highly conserved among eukaryotes. In order to isolate the human mannosyltransferase I (MT-I) gene involved in the process, we used the Saccharomyces cerevisiae MT-I gene ( ALG1 ), which has already been cloned. On searching the EST database with the amino acid sequence of the ALG1 gene product, we detected seven related human EST clones. A human fetal brain cDNA library was screened by PCR using gene-specific primers based on the EST nucleotide sequences and a 430 bp cDNA fragment was amplified. The cDNA library was rescreened with this 430 bp cDNA, and two cDNA clones (HR1-3 and HR1-4) were isolated and sequenced. On a homology search of the EST database with the nucleotide sequence of HR1-3, we detected a novel human EST clone, AA675921 (GenBank accession number). Based on the nucleotide sequences of AA675921 and HR1-4, we designed gene-specific PCR primers, which allowed to amplify a 1.8 kb cDNA from human fetal brain cDNA. This cDNA was cloned and shown to contain an ORF encoding a protein of 464 amino acids. We designated this ORF as Hmat-1. The amino acid sequence deduced from the Hmat-1 gene showed several highly conserved regions shared with the yeast and nematode MT-I sequences. Furthermore, this 1.8 kb cDNA successfully complemented the S. cerevisiae alg1-1 mutation, indicating that the Hmat-1 gene encodes the human MT-I and that the function of this enzyme was conserved between yeast and human.     

Expressed sequence tag analysis of expression profiles of zebrafish testis and ovary

In the present study, two gonad cDNA libraries from zebrafish testes and ovaries were constructed and a total of 1025 expressed sequence tag (EST) clones were generated from the two libraries: 501 from the testis library and 524 from the ovary library. A total of 641 of the EST clones were identified to share significant sequence identity with known sequences in GenBank, representing at least 478 different zebrafish genes. In order to understand the molecular compositions of the two gonad organs, the expression profiles of the identified clones in these two gonad cDNA libraries were analyzed. Both gonad libraries have a higher portion of clones for nuclear proteins and a lower portion for proteins in translational machinery, cytoskeleton and mitochondria than our previously characterized whole-adult cDNA library. Most abundant cDNA clones in the two gonad libraries were identified and over 10% of ovary clones were found to encode egg membrane proteins (zona pellucida or ZP proteins). Furthermore, the testis library showed a more even distribution of cDNA clones with relatively fewer abundant clones that tend to contribute redundant clones in EST projects; thus, the testis library can supply more unique and novel cDNA sequences in a zebrafish EST project. Another aim of this study is to identify cDNA clones that can be used as molecular markers for the analysis of the gonad development in zebrafish. Eleven potential clones were selected to analyze their expression patterns by Northern blot hybridization. Most of them showed a specific or predominant expression in the expected testis or ovary tissue. At last, four of the clones were found, by section in situ hybridization, to be expressed specifically in the germ cells of the testis or ovary and thus they are suitable molecular markers for analyses of spermatogenesis and oogenesis.     

生物信息学辅助定位及延伸辐射诱导未知表达序列标签

研究辐射诱导的基因表达调控对于认识细胞对辐射损伤的应激反应有重要意义.在低剂量辐射诱导新基因RIG1表达序列标签(expression sequence tag,EST)片段的基础上,通过非克隆cDNA文库和RACE(rapid amplification of cDNA end)技术获得了其3′末端.依据实验得到的这两段EST序列所提供的信息,通过生物信息学分析将RIG1基因初步定位在20号染色体.对20号染色体RIG1区基因组序列进行外显子扫描,发现预测的外显子正好与实验得到的EST相吻合.利用预测的外显子设计特异引物,成功地克隆了RIG1基因全长序列.同时,对20号染色体RIG1区的生物信息学分析表明,在RIG1基因的上游存在启动子区,从而确定了RIG1基因的基因组序列.因此,通过生物信息学辅助设计实验,快捷地定位及延伸了未知EST片段RIG1,基本完成了RIG1的全基因、基因组序列及染色体定位研究.     

甘蔗锌指蛋白基因ShSAP1的克隆与表达模式

植物中具有A20/AN1锌指结构域的蛋白与逆境应答密切相关,在甘蔗热带种Saccharum officinarum拔地拉Badila中克隆到一个具有A20/AN1锌指结构域的锌指蛋白基因ShSAP1。为研究ShSAP1的基因结构和表达特性,采用PCR和Southern blotting分析了ShSAP1的基因组结构,通过半定量RT-PCR对ShSAP1在甘蔗不同部位、不同胁迫和不同激素处理下的表达模式进行了分析。结果表明,ShSAP1的5'UTR区有两段内含子,大小分别为202 bp和1 052 bp,在     

棉花咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶基因的克隆及表达

根据棉花纤维特异表达cDNA文库分析得到的咖啡酰辅酶A-O-甲基转移酶(CCoAOMT)基因EST序列设计引物,采用RT-PCR技术首次从棉花中克隆了一个CCoAOMT基因,命名为GhCCoAOMT1(GenBank登录号为FJ848871).研究结果表明:GhCCoAOMT1基因cDNA全长960 bp,具有一个753 bp的开放阅读框,5'非编码区为9 bp,3'非编码区为198 bp,编码250个氨基酸,预测分子量约为28.306 kDa,等电点为5.39.利用PCR方法克隆了GhCCoAOMT1基因的基因组序列,长度为1 311 bp,包含5个外显子和4个内含子.氨基酸同源性分析发现,GhCCoAOMT1与来自毛白杨、烟草和苎麻的CCoAOMT同源性较高.半定量RT-PCR检测表明,GhCCoAOMT1基因在棉花各个组织中都有表达,其中茎部的表达量最高,其次表达量依次为根>花瓣>子叶>10 d纤维>雄蕊>胚珠>叶.     

多发性骨髓瘤细胞中一个新的Alu超基因家族成员的克隆与分析

根据Genebank收录的多发性骨髓瘤细胞株（ARH－77）表达上调EST AF497797设计引物,采用半定量RT－PCR证实了多发性骨髓瘤患者及正常人骨髓细胞中该expressed sequence tages(EST)存在表达差异。用EST AF497797作探针筛选人胚肾cDNA文库,获得cDNA克隆经测序并用生物信息学方法对该序列进行了初步分析。AF497797在多发性骨髓瘤患者骨髓中确有较高的表达,而在正常人骨髓细胞中低表达。获得的全长cDNA克隆序列长1248bp(Genebank登录号：AY094612）。生物信息学分析显示该片段全长cDNA编码44个氨基酸的蛋白产物且可能属于Alu家族成员。基因AY094612为一个在多发性骨髓瘤中表达上调的新基因,其改变可能与多发性骨髓瘤的发生与发展有关。     

Identification and characterization of a novel gene EOLA1 stimulating ECV304 cell proliferation

To study the changes in gene expression in endothelial cells stimulated by lipopolysaccharide (LPS) we performed subtraction hybridization on control human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) versus HUVEC stimulated by LPS. A novel cDNA, named endothelial-overexpressed lipopolysaccharide-associated factor 1 (EOLA1), was cloned from our differentially expressed EST database of HUVEC cDNA library (GenBank Accession No. ). Computational analysis showed that EOLA1 is 1404bp long, encoding a 158aa, 17.8kDa protein, mapped to chromosome Xq27.4 with 5 exons, expressed in different human normal tissues and cancer cell lines. Using the EOLA1 cDNA as bait, we performed a yeast two-hybrid screening of a human liver cDNA library and identified metallothionein 2A (MT2A) as associated protein. Stable transfection of EOLA1 stimulates ECV304 cell proliferation. Our data suggest that the physical interaction of EOLA1 and MT2A may have an important role of cell protection in inflammation reaction.